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Título:	*KICAD - Herramienta GPL para diseño de circuitos impresos*
Fuente:	Jornadas Regionales de Software Libre, 7
Autor/es:	Tropea, Salvador; Brengi, Diego
Materias:	Circuitos impresos; Diseño; Software libre
Editor/Edición:	INTI-Electrónica e Informática; 2007
Licencia:
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KICAD - Herramienta GPL para diseño de circuitos impresos

INTI - Instituto Nacional de Tecnología Industrial

Centro de Electrónica e Informática

Autores: Tropea, Salvador E. Brengi, Diego J.

<salvador@inti.gov.ar>

<brengi@inti.gov.ar>

CONTENIDO

KICAD - Herramienta GPL para diseño de circuitos impresos

— Motivación. — Herramientas de SL para el diseño de PCBs. — Introducción a KICAD. — Partes oficiales de KICAD. — Migración y experiencia en el laboratorio. — Herramientas desarrolladas. — Recursos y herramientas adicionales. — KICAD en Internet. — Conclusiones. — Licencia. — Contacto.

KICAD - Herramienta GPL para diseño de circuitos impresos

Motivación

KICAD - Herramienta GPL para diseño de PCBs

Motivación

Migrar hacia una herramienta de software libre bajo GNU/Linux para la confección de circuitos impresos buscando los siguientes objetivos:

Utilizar formatos abiertos y conocidos que garanticen el acceso a los diseños luego de largos periodos de tiempo.

Poder entregar el diseño al cliente junto con la herramienta para modificarlo y adaptarlo.

Ahorro de dinero en licencias de software.

KICAD - Herramienta GPL para diseño de circuitos impresos

Herramientas de Software Libre

para el diseño de PCBs

KICAD - Herramienta GPL para diseño de PCBs

Herramientas de SL para el diseño de PCBs

Mencionaremos brevemente algunas de las herramientas más conocidas (además de KICAD).

Básicamente las podemos clasificar en tres grupos según la tarea que realizan:

●Ingreso de circuito esquemático. ●Ruteo de PCB (Printed circuit Board) ●Visor de formato Gerber.

Circuito impreso

Esquemático

Circuito Impreso

Archivos Gerber

Fabricación

KICAD - Herramienta GPL para diseño de PCBs

Herramientas de SL para el diseño de PCBs XCircuit

Xcircuit permite ingresar circuitos esquemáticos. URL: http://opencircuitdesign.com/xcircuit/ Autor: Timothy Edwards Operativos: Linux-Win32 Licencia: GPL

● Genera un netlist. ● Para el PCB es necesaria otra herramienta. ● Según su autor, pensado para utilizarlo además en publicaciones.

KICAD - Herramienta GPL para diseño de PCBs

Herramientas de SL para el diseño de PCBs Geda gschem

“gEDA/gaf's Schematic Capture” permite ingresar circuitos esquemáticos. URL: http://geda.seul.org/tools/gschem/ Autor: Ales Hvezda Operativos: Linux & Mac OS X Licencia: GPL

● El más popular y conocido por muchos años en la categoría de SL. ● Parte del proyecto gEDA que busca obtener un conjunto de herramientas GPL para electrónica.

KICAD - Herramienta GPL para diseño de PCBs

Herramientas de SL para el diseño de PCBs PCB

PCB, an interactive printed circuit board editor. URL: http://pcb.sourceforge.net Autor: Thomas Nau, Harry Eaton, Bill Wilson, Dan McMahill, DJ Delorie y otros. Operativos: Linux, *cygwin Licencia: GPL ● El más popular y conocido

por muchos años en la categoría de SL. ● No posee ingreso de esquemáticos.

KICAD - Herramienta GPL para diseño de PCBs

Herramientas de SL para el diseño de PCBs FreePCB

FreePCB an open-source PCB layout editor for Windows URL: http://www.freepcb.com Autor: Allan Wright Sist. Operativos: Win32 Licencia: GPL

● Es GPL pero no está disponible para sistema GNU/Linux. ● No posee ingreso de esquemáticos.

KICAD - Herramienta GPL para diseño de PCBs

Herramientas de SL para el diseño de PCBs MUCS PCB

The University of Manchester, School of Computer Science. URL: http://intranet.cs.man.ac.uk/apt/projects/tools/mucs-pcb/ Autor: Doug Edwards, Tim Spiers, Zahir Moosa y otros. Operativos: GNU/Linux / Unix Licencia: GPL

● Desarrollo enfocado a algoritmos de ruteo automático. ● No posee ingreso de esquemáticos.

KICAD - Herramienta GPL para diseño de PCBs

Herramientas de SL para el diseño de PCBs gerbv

gerbv - A Free Gerber Viewer. URL: http://gerbv.sourceforge.net/

Autor: Stefan Petersen y otros. Operativos: GNU/Linux / Unix Licencia: GPL

KICAD - Herramienta GPL para diseño de circuitos impresos

Introducción a KICAD

KICAD - Herramienta GPL para diseño de PCBs

Introducción a KICAD KICAD, GPL PCB Suit

URL: http://www.lis.inpg.fr/realise\_au\_lis/kicad/

Licencia: GPL

Plataformas: GNU/Linux, Windows y Mac OS X (port no oficial).

Autor: Jean-Pierre Charras.

Un desarrollador del LIS (Laboratorio de Imágenes y Señales) y profesor en IUT de Saint Martin d'Hères (Francia), en el campo de ingeniería eléctrica y procesamiento de señales.

KICAD - Herramienta GPL para diseño de PCBs

Introducción a KICAD Desarrollo

1992 : Según una persona de la lista de correo (Remy), Jean Pierre hace los primeros borradores para DOS. Mayo 2003: Primer registro en el Changelog actual. http://iut-tice.ujfgrenoble.fr/cao/news.txt Agosto 2004: Una persona en francia (Remy) bajó KICAD de Internet. Noviembre 2004: El Changelog pasa del francés al inglés. Agosto 2005: Se abre un sitio (no oficial) en SourceForge y se registran las primeras descargas. Se crea el grupo KICAD en yahoo groups.

1992

2003 2004 2005

KICAD - Herramienta GPL para diseño de circuitos impresos

Partes oficiales de KICAD

Project manager

KICAD - Herramienta GPL para diseño de PCBs

Partes oficiales de KICAD Componentes principales

Desde el borrador del esquema hasta la generación y visualización del Gerber, cumple todas las tareas importantes.

Eeschema: Ingreso de circuitos esquemáticos. Cvpcb: Asocia símbolos (esquemático) con componentes o módulos (PCB). Pcbnew: Editor de PCB. Gerbview: Visor de archivos Gerber.

KICAD - Herramienta GPL para diseño de PCBs

Partes oficiales de KICAD Project Manager

Eeschema Cvpcb

●Permite abrir y manejar proyectos.

●Permite lanzar las subtareas: Eeschema, Cvpcb, Pcbnew y Gerbview.

Gerview

Pcbnew

KICAD - Herramienta GPL para diseño de PCBs

Partes oficiales de KICAD Eeschema

●Ingreso de esquemáticos. ●Generación del netlist.

KICAD - Herramienta GPL para diseño de PCBs

Partes oficiales de KICAD Eeschema

Algunas de sus características: ● Permite crear y navegar jerarquía de esquemáticos. ● Editor y visualizador de bibliotecas de símbolos. ● Al definir un símbolo se puede hacer correspondencia con un

pdf con la hoja de datos del componente. ● ERC (Schematic electric rules check) ● Generación de listados de componentes. ● Numeración automática de componentes.

KICAD - Herramienta GPL para diseño de PCBs

Partes oficiales de KICAD Eeschema - Archivos utilizados

.lib

Biblioteca de símbolos

.sym

Un símbolo

.dcm

Doc lib. Info extra sobre

símbolos

.pro

Proyecto

Eeschema

.sch

Esquemático

.net

Netlist

.lst

Listados componentes

KICAD - Herramienta GPL para diseño de PCBs

Partes oficiales de KICAD

Cvpcb

●Permite asociar símbolos del esquemático con módulos del PCB. ●Genera un netlist con información adicional de módulos. ●Visualización de módulos ●Guarda archivo de correspondencias.

KICAD - Herramienta GPL para diseño de PCBs

Partes oficiales de KICAD Archivos utilizados (cvpcb)

.pro

Proyecto

.net

Netlist

Cvpcb

.equ

Asociaciones generales

entre símbolos y módulos

.cmp

Asociación entre símbolos y módulos

.net

Netlist

(con correspondencia de módulos)

.stf

Stuff file. Listado de correspondencias

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Partes oficiales de KICAD Pcbnew

●Diagramación física del circuito impreso (pistas, islas, vías, etc). ●1 a 16 capas de cobre. ●Finalmente genera los Gerbers.

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Partes oficiales de KICAD Pcbnew

Algunas de sus características: ● DRC (PCB Design rules check). ● DRC interactivo (no deja cometer violaciones de reglas) ● Hasta 16 capas de cobre. ● Editor y visualizador de bibliotecas de módulos. ● Permite editar un módulo sólo para el diseño actual. ● Opción para coordenadas polares. ● Visualización de ratsnest. ● Generación de HPGL, Postcript y Gerber. ● Resaltado de red, cotas, áreas de cobre.

KICAD - Herramienta GPL para diseño de PCBs

Partes oficiales de KICAD Pcbnew

●Permite una visualización 3D del diseño. ●Utiliza modelos 3D realizados y editables con la herramienta Wings3D de SL (BSD).

KICAD - Herramienta GPL para diseño de PCBs

Partes oficiales de KICAD PCBnew - Archivos utilizados

.net

Netlist

(con correspondencia de módulos)

.pro

Proyecto

PCBNew

.brd

Circuito impreso

.pho

Archivos Gerber

.ps

Archivos Postscript

.mod

Biblioteca de Módulos

.emp

Biblioteca de Módulos

.mdc

LibDoc. Info adicional sobre

módulos

.wrl

Vista 3D.

.plt

Archivos HPGL

KICAD - Herramienta GPL para diseño de PCBs

Partes oficiales de KICAD Gerbview

●Visualización de los archivos Gerbers generados. ●Permite ver varias capas superpuestas.

KICAD - Herramienta GPL para diseño de PCBs

Partes oficiales de KICAD Extras

●Documentación en varios idiomas. De uso del programa y formatos internos de los archivos. ●Editores incorporados de componentes de bibliotecas (símbolos y módulos). ●Bibliotecas básica de símbolos y módulos. ●Diseños de ejemplos.

KICAD - Herramienta GPL para diseño de circuitos impresos

Migración y experiencia en el laboratorio

KICAD - Herramienta GPL para diseño de PCBs

Migración y experiencia en el laboratorio

●Criterio de selección. ●Prueba piloto. ●Estaciones de trabajo.

KICAD - Herramienta GPL para diseño de PCBs

Migración y experiencia en el laboratorio Criterio de selección

Además de todas las bondades mencionadas en su web, la mejor referencia para nosotros acerca de las capacidades de KICAD fue la existencia de un diseño de alta complejidad distribuido como ejemplo junto al software.

Se trata de una placa de cuatro capas con bus PCI, e/s de video y FPGAs para procesamiento de imágenes.

KICAD - Herramienta GPL para diseño de PCBs

Migración y experiencia en el laboratorio

Prueba piloto

Para evaluar las capacidades de KICAD se abordó el diseño de una tarjeta con un dispositivo FPGA.

Los principales problemas y contratiempos:

● Desconocimiento de la herramienta y sus particularidades, especialmente en la interfaz de usuario. Muchas de las funciones no poseen entrada en el menú y sólo son accesibles a través de íconos.

● Documentación desactualizada (de versiones previas). ● Se requiere invertir tiempo extra en el ingreso de símbolos y

módulos no existentes en KICAD (Esto vale para cualquier otro programa). ● Ausencia de la función undo. Actualmente eeschema ya posee undo (10 niveles). En pcbnew sólo existe la posibilidad de recuperar el último elemento borrado.

KICAD - Herramienta GPL para diseño de PCBs

Migración y experiencia en el laboratorio

Prueba piloto

Se realizó el diseño sin mayores contratiempos. Se generaron los archivos Gerber y se enviaron para la fabricación de las tarjetas. Las características finales de este diseño:

●Circuito impreso doble faz. ●Montaje superficial con encapsulados PQ208, SOIC20, SSOP, etc. ●Área aproximada de 12x10 cm. ●Pistas de 10 mils. ●Espaciado mínimo de 8 mils entre islas o pistas.

KICAD - Herramienta GPL para diseño de PCBs

Migración y experiencia en el laboratorio

Prueba piloto

Resultado de la prueba piloto : Tarjeta S2PROTO

● Circuito impreso con FPGA, pensado para ser utilizado como ayuda y referencia para laboratorios de desarrollo e instituciones educativas que deseen trabajar con esta tecnología.

● Diseño brindado bajo licencia GPL para permitir su libre utilización, implementación, modificación y comercialización.

● Proyecto FPGA Libre, http://fpgalibre.sourceforge.net

KICAD - Herramienta GPL para diseño de PCBs

Migración y experiencia en el laboratorio Instalación en estaciones de trabajo

Dentro del laboratorio todos los puestos de trabajo utilizan exclusivamente el sistema operativo Debian GNU/Linux. Hacia el año 2005 todavía no existía el paquete para sistemas Debian, motivo por el cual se armó el paquete Debian correspondiente para facilitar la instalación, desinstalación y administración de KICAD en todos los puestos de trabajo. Este paquete se ofreció al público en general a través de la web del proyecto FPGALibre, contando hasta el momento con más de 1000 descargas en total. Hoy en día este paquete de software adaptado por nuestro laboratorio específicamente para Debian ha quedado obsoleto ya que Debian ofrece un paquete oficial de KICAD en su distribución. Sin embargo está disponible el paquete KICAD para Debian etch en su versión 20070702, más nueva que la versión oficial estable. Actualmente se utiliza KICAD en 6 puestos de trabajo.

KICAD - Herramienta GPL para diseño de circuitos impresos

Herramientas desarrolladas

KICAD - Herramienta GPL para diseño de PCBs

Herramientas desarrolladas

Para facilitar nuestra tarea en la utilización del software de diseño y acelerar los tiempos necesarios para realizar un trabajo determinado, desarrollamos programas y accesorios complementarios:

●Kicadlib ●Pinarray ●Resaltado de sintáxis para Setedit

KICAD - Herramienta GPL para diseño de PCBs

Herramientas desarrolladas Kicadlib

Permite administrar las bibliotecas de componentes (símbolos y módulos), quitando, agregando y listando los componentes. Este programa es de línea de comandos y se desarrolló en lenguaje C. Muy útil por ejemplo si se desea un listado del contenido de una biblioteca o para unir dos bibliotecas en una. Publicado con licencia GPL y puede obtenerse del proyecto FPGALibre:

http://fpgalibre.sourceforge.net

KICAD - Herramienta GPL para diseño de PCBs

Herramientas desarrolladas Pinarray

Permite generar automáticamente símbolos y módulos de conectores de pines y áreas de prototipo. Este programa es de línea de comandos y se desarrolló en lenguaje Perl. Publicado con licencia GPL y puede obtenerse del proyecto FPGALibre:

http://fpgalibre.sourceforge.net

KICAD - Herramienta GPL para diseño de PCBs

Herramientas desarrolladas

Resaltado de sintáxis para Setedit

● KICAD utiliza archivos de texto plano para los proyectos, bibliotecas, esquemáticos y PCBs.

● Por este motivo es posible editarlos o estudiar su contenido con cualquier editor de textos.

● Para facilitar esto se agregó resaltado de sintáxis al editor Setedit para poder interpretar más fácilmente los archivos esquemáticos (.sch), de bibliotecas (.lib), de módulos (.mod) y de PCBs (.brd)

● Setedit puede obtenerse de: http://setedit.sf.net

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Recursos y herramientas adicionales

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Recursos y herramientas adicionales Wings3D

Se utiliza para crear o editar los modelos 3D de los componentes.

http://www.wings3d.com

KICAD - Herramienta GPL para diseño de PCBs

Recursos y herramientas adicionales Quicklib

Quick KICAD Library Component Builder

● Página web en PHP para crear símbolos esquemáticos solamente.

● Permite ingresar numero de pines, nombre y función de cada pin.

● Código PHP no disponible.

http://www.rohrbacher.net/kicad/quicklib.php

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Recursos y herramientas adicionales Kicadlib.org

Sitio no oficial concentrador de bibliotecas de símbolos y módulos para KICAD.

http://www.kicadlib.org/

KICAD - Herramienta GPL para diseño de PCBs

Recursos y herramientas adicionales Conversores de formato

NetConv Conversor de netlist TinyCAD a netlist KICAD. Sólo para Windows.

http://www.beischer.com/opencad/

KICAD - Herramienta GPL para diseño de PCBs

Recursos y herramientas adicionales

Conversores de formato

liborcad2eeschema.exe Conversor de esquemático de Orcad a Eeschema (windows).

LibTool\_Kicad.exe Conversor de biblioteca Orcad a biblioteca Kicad. (windows)

exp-kicad-lib.ulp Script EAGLE para convertir componentes de Eagle a KICAD.

TTConv Es un compilado de varios scripts python de conversión de formatos, entre ellos podemos destacar:

Orcad2Kicad (pcb) Dxf2Kicad Kicad2Dxf

KICAD - Herramienta GPL para diseño de PCBs

Recursos y herramientas adicionales

Scripts Python

Existen scripts Python por ejemplo para convertir una imágen en un componente (Image2Kicad030507.py), para escalar un PCB, sumar dos PCBS, conversión de areas, etc.

Dipgeneration genera símbolos esquemáticos de componentes DIP.

Se está intentando extender la funcionalidad de KICAD para permitir la utilización de módulos en python dentro del programa (Actualmente se realizan pruebas en el project manager para manejar CVS).

http://www.mige.altervista.org/index.php?mod=Download/Kicad\_Utility

http://groups.yahoo.com/group/kicad-users/files/DIP%20generation%20helper/

KICAD - Herramienta GPL para diseño de circuitos impresos

KICAD en Internet

KICAD - Herramienta GPL para diseño de PCBs

KICAD en Internet

Página Oficial. http://www.lis.inpg.fr/realise\_au\_lis/kicad/

Grupo de Usuarios en Yahoo. Lista de correo y bibliotecas, scripts y tutoriales contribuidos por los usuarios: http://www.lis.inpg.fr/realise\_au\_lis/kicad/

Grupo de desarrolladores en Yahoo. http://tech.groups.yahoo.com/group/kicad-devel/

Grupo en Sourceforge. Originalmente creado para desarrollo de versiones en ruso, pero actualmente posee páginas de documentación tipo Wiki en inglés y un SVN con el código fuente. http://kicad.sourceforge.net/

Kicadlib. Compilado de bibliotecas varias. http://www.kicadlib.org/

Grupo de usuarios en español. http://groups.google.com/group/kicad-users-es

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Conclusiones

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Conclusiones

● El ciclo completo puede llevarse a cabo completamente usando software libre (Sistema operativo y herramientas EDA).

● Se pueden obtener resultados de calidad profesional. ● El trabajo realizado queda guardado en un formato abierto y

documentado. Esto dá mayores garantías de acceso a largo plazo y hace posible la existencia de una gran variedad de srcipts y programas de procesamiento y generación automática. ● Como el formato de los archivos de diseño es en modo texto, se pueden utilizar herramientas de control de versiones como CVS o SVN. ● Ahorro de dinero en licencias de software. ● Junto con los archivos de diseño, se puede entregar al cliente el software para modificarlos, sin generar en el cliente un gasto obligado.

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Licencia

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Usted es libre de:

● copiar, distribuir, exhibir, y ejecutar la obra. ● hacer obras derivadas.

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http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/2.5/ar/ http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/2.5/ar/legalcode

Contacto

● Tropea, Salvador E. <salvador@inti.gov.ar> ● Brengi, Diego J. <brengi@inti.gov.ar> ● http://utic.inti.gov.ar

¡Muchas gracias!

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